猪 α 干扰素基因在干酪乳酸杆菌表达研究

引言

干扰素（Interferon，IFN）作为一种重要的细胞因子，具有广泛的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用。根据产生干扰素细胞的来源、理化性质及生物学活性，干扰素可以分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型IFN主要包括IFNα、IFNβ、IFNω和IFNτ等；Ⅱ型干扰素即IFNγ，又称免疫干扰素。其中，α干扰素属Ⅰ型干扰素，是一种微量蛋白，当机体被病毒感染时由单核细胞产生。

病毒感染后，机体通过自分泌和旁分泌等一系列过程来促进细胞中多种功能基因的转录和表达，从而增强信号转导通路之间的相互协同作用。这些基因产物能够行使抗病毒和免疫调节等多种生物学功能，还可在体外抑制多种病毒的增殖。猪α干扰素在猪的疾病防治中具有重要的应用价值，可以显著降低猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）的产生，减少口蹄疫病毒（FMDV）的感染，抑制猪传染性胃肠炎病毒（TGEV）的活性。

然而，传统生产猪α干扰素的方法存在生产成本高、活性低以及稳定性差等问题，限制了其广泛应用。因此，寻找一种高效、稳定的表达系统成为当前研究的热点。干酪乳酸杆菌作为一种益生菌，具有良好的安全性和益生特性，可以作为基因工程的表达载体。将猪α干扰素基因在干酪乳酸杆菌中进行表达，有望开发出一种新型的猪用生物制品，既可以发挥猪α干扰素的生物学活性，又可以利用干酪乳酸杆菌的益生作用，提高猪的免疫力和抗病能力。

本研究旨在构建猪α干扰素基因在干酪乳酸杆菌中的转化体系，实现猪α干扰素的高效表达，并探讨其潜在的应用价值。通过这一研究，可以为开发新型猪用生物制品提供新的思路和方法，为畜牧业的发展做出贡献。

材料与方法

1. 菌株与质粒

本研究使用的主要菌株包括猪α干扰素基因供体菌株、干酪乳酸杆菌受体菌株以及大肠杆菌DH5α（用于克隆和扩增）。质粒方面，选用了某试剂公司的表达质粒，用于构建重组表达载体。

2. 主要试剂与仪器设备

主要试剂包括限制性内切酶、T4 DNA连接酶、某试剂公司的DNA聚合酶、某试剂公司的培养基、凝胶回收试剂盒、质粒提取试剂盒等。仪器设备包括某品牌PCR仪、某品牌电泳仪、某品牌凝胶成像系统、某品牌离心机、威尼德电穿孔仪等。

3. 实验方法

（1）猪α干扰素基因的克隆与测序

设计特异性引物，以猪α干扰素基因供体菌株的基因组DNA为模板，进行PCR扩增，获得猪α干扰素基因片段。将扩增得到的基因片段进行纯化和测序，验证其正确性。

（2）重组表达载体的构建

将猪α干扰素基因片段与表达质粒进行双酶切，使用T4 DNA连接酶将两者连接，构建成重组表达载体。将重组表达载体转化入大肠杆菌DH5α感受态细胞，筛选阳性克隆，并进行测序验证。

（3）重组干酪乳酸杆菌的构建与筛选

将重组表达载体使用威尼德电穿孔仪电转化入干酪乳酸杆菌感受态细胞，筛选阳性转化子。对阳性转化子进行PCR和测序验证，确定猪α干扰素基因已成功导入干酪乳酸杆菌。

（4）重组干酪乳酸杆菌的表达与鉴定

诱导重组干酪乳酸杆菌表达猪α干扰素，收集菌体进行SDS-PAGE和Western blot分析，鉴定表达产物的分子量和特异性。采用细胞病变抑制法测定表达产物的生物活性。

实验结果

1. 猪α干扰素基因的克隆与测序

成功克隆得到猪α干扰素基因片段，测序结果表明其与已知序列一致，说明克隆的基因是正确的。

2. 重组表达载体的构建与验证

构建的重组表达载体经双酶切和测序验证正确，说明重组表达载体构建成功。

3. 重组干酪乳酸杆菌的构建与筛选

成功构建重组干酪乳酸杆菌，PCR和测序结果表明猪α干扰素基因已成功导入干酪乳酸杆菌。

4. 重组干酪乳酸杆菌的表达与鉴定

SDS-PAGE和Western blot分析显示，重组干酪乳酸杆菌能够表达出分子量正确的猪α干扰素蛋白。细胞病变抑制法测定结果表明，表达产物具有良好的生物活性，能够显著抑制病毒的增殖。

讨论

1. 研究策略与创新

本研究通过克隆猪α干扰素基因，构建重组表达载体，并将其导入干酪乳酸杆菌中，成功实现了猪α干扰素基因在干酪乳酸杆菌中的表达。这一研究策略的创新之处在于结合了基因工程技术和益生菌的益生作用，为开发新型猪用生物制品提供了新的思路和方法。

2. 实验结果分析

实验结果显示，重组干酪乳酸杆菌能够高效表达猪α干扰素蛋白，且表达产物具有良好的生物活性。这表明干酪乳酸杆菌作为一种表达载体具有许多优点，如安全性高、益生作用明显等。然而，也存在一些不足之处，如表达水平相对较低等。未来的研究可以进一步优化表达系统，提高表达水平。

3. 应用前景

猪α干扰素在猪的疾病防治中具有重要的应用前景。通过基因工程技术将猪α干扰素基因导入干酪乳酸杆菌中，可以实现猪α干扰素的高效、稳定表达。这种新型的猪用生物制品既可以发挥猪α干扰素的生物学活性，又可以利用干酪乳酸杆菌的益生作用，提高猪的免疫力和抗病能力。因此，该研究对于畜牧业的发展具有重要意义。

结论

本研究成功实现了猪α干扰素基因在干酪乳酸杆菌中的表达，并验证了表达产物的生物活性。实验结果显示，重组干酪乳酸杆菌能够高效表达猪α干扰素蛋白，且表达产物具有良好的生物活性。这一研究为开发新型猪用生物制品提供了新的思路和方法，为畜牧业的发展做出了贡献。未来的研究可以进一步优化表达系统，提高表达水平，并探讨该生物制品在实际应用中的效果。